超高效3D打印催化剂可以帮助解决高超音速飞机过热的挑战，并为无数行业的热管理提供革命性的解决方案。由澳洲皇家墨尔本理工大学（RMIT）研究人员开发的这种高度通用的催化剂制造成本低且易于扩展。

该团队的实验室演示表明，3D打印催化剂或可能用于高超音速飞行器，帮助超音速飞行中冷却。首席研究员Selvakannan Periasamy博士说，他们的工作解决了高超音速飞机开发过程中最大的挑战之一，控制飞机以超过音速五倍的速度飞行时产生的难以置信的热量。

■作为NASA Hyper-X计划的一部分开发的X-43A高超音速研究飞行器，在2004年创造了航空历史，记录的速度超过 9.6马赫或超过10000公里/小时

Periasamy表示，“我们的实验室测试表明，我们开发的3D打印催化剂推动高超音速飞行的未来发展，功能强大且高效，它们为航空及其他领域的热管理提供了令人兴奋的潜在解决方案。随着技术的进步，他希望这种新一代超高效3D打印催化剂可用于解决任何工业领域面临的过热挑战。

对速度的追求

只有少数实验飞机达到了高超高音速5马赫以上，每小时超过6100公里或每秒1.7 公里）。理论上，一架高超音速飞机可以在4小时内从伦敦飞到悉尼，但高超音速航空旅行的发展仍然存在许多挑战，例如飞行中产生的极端高温。

博士研究员Roxanne Hubesch 表示，使用燃料作为冷却剂是解决过热问题最有希望的实验方法之一。“在为飞机提供动力的同时能够吸收热量的燃料是科学家们关注的重点，但这个想法依赖于需要高效催化剂的耗热化学反应。”Hubesch说。此外，由于高超音速飞机的体积和重量限制非常严格，燃料与催化剂接触的热交换器必须尽可能小。

为了制造新的催化剂，该团队3D打印了由金属合金制成的微型热交换器，并在其表面涂上称为沸石的合成矿物。研究人员在实验室规模上模拟在高超音速下所经历的极端温度和压力，以测试设计的可行性。

■3D打印催化剂的一系列实验设计

微型化学反应器

当3D打印结构升温时，一些金属进入沸石框架，这一过程对于新催化剂前所未有的效率至关重要。“我们的3D打印催化剂就像微型化学反应器，使它们如此有效的原因是金属和合成矿物的混合物，”Hubesch说，“对于催化而言，这是一个令人兴奋的发展方向，但我们需要更多的研究以充分了解这个过程，同时确定金属合金的最佳组合。”

RMIT先进材料和工业化学中心研究团队下一步将通过使用X射线，同步加速器技术和其他深入分析方法研究3D打印催化剂并使之优化。先进材料和工业化学中心主任、教授Suresh Bhargava谈到，价值数万亿美元的化学工业主要基于旧的催化技术。第三代催化技术可以与3D打印相结合，创造出以前无法实现的新的复杂设计。

新型3D打印催化剂代表了一种全新的方法，具有彻底改变未来全球催化剂行业的潜力。3D 打印催化剂是研究人员使用激光粉末床融合生产的。Bhargava和Milan Brandt教授是数字制造设施的负责人，他们将3D打印催化剂和化学反应器设计的想法概念化。RMIT增材制造中心的Maciej Mazur博士表示，这项工作是通过跨学科合作实现创新的一个有力例子。